乐高教育加速和减速传动.doc

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1、加速和减速传动加速和减速传动在上个例子中，我们先转动大齿轮（24齿），它的每一个齿都与8齿的两个齿啮合的很好。当转动24齿，每一次在齿轮的接触面一个新齿取代前一个齿时，8齿也刚转过一个齿，因此转过8个齿（24齿的齿轮）可以让小齿轮转过一圈（360度）。当再转过8个齿时，小齿轮又转了一圈。在你转动24齿齿轮的最后8个齿时，8齿齿轮转过第三圈。这也是两轴产生不同速度的原因：24齿转动一圈，8齿齿轮转动了三圈！我们用两个齿轮齿数之比来表示两者的关系：24比8。经过简化，得到3:1。从数字来看，24齿齿轮一转就相当与8齿齿轮的3转。我们得到了一种加速的方法（从技术角度来将应称

2、为角速度，而不是速度）。这时候你可能会想到在竟速小车上使用巨大的传动比，遗憾的是，在力学中有得必有失，获得了速度，但同时也减少了扭矩，简单的说就是在力量上的损失，同时转化为速度—速度越快，扭矩就越小。比率也同样：如果获得了三倍的角速度，你的扭矩会减小到原来的1/3.齿轮中有一个有趣的特性：扭矩和速度的转换是对称的，你可以将扭矩转换成速度，反之亦然.当系统增加速度而减小扭矩时，我们称为加速，反之我们称为减速。 技巧与提示：什么是扭矩？当你用扳手转动螺钉上的螺母，即产生扭矩，板动时，螺母产生抵阻力，如果你握手柄的地方离螺母越远，你施加的力就越小。实际上力矩是两个参数的乘积

3、：距离和力。增加其中一个量，就可以增加扭矩。力矩的度量单位就是力的单位和距离的单位。国际单位表示为牛顿.米（Nm）或者是牛顿厘米（Ncm）。如果熟悉杠杆，你会认识到它们之间的类似性。对于杠杆，合力的大小依赖施力点和支点的距离，距离越大，力就越高，你可以把齿轮当作杠杆，它的支点就是轴上，施力点在齿轮的齿上，将同样的力施加到更大的齿轮上，扭矩就增加了。什么时候应当加速或减速传动，经验会告诉你。总的来说，减速传动用的比加速传动多，因为马达会产生很高的速度，但扭矩很小，在多数时候，常减小速度来提高扭矩，让小车能爬上斜坡，或者让机器人的手臂举起物体。在你不需要大扭矩时，可以减小

4、速度来精确定位。   力学中能量转换是有损耗的。在上面的例子中，它的损耗就是由摩擦力引起的，尽管摩擦力是无法避免的，但我们应尽量减小摩擦力，因为摩擦力在转换过程中会抵消一部分扭矩的。2.4齿轮传动机构最大的乐高齿轮是40齿的，而最小的是8齿的.这样,可以得到1:5的传动比。(如图2.2).  图2.2 1:5传动比如果还想得到更高的传动比，那应该使用多级变速系统（加速或减速），我们称它为齿轮传动链。如图2.3,在这个装置中，第一级传动比为3：1，第二级传动比为3：1，这样总的传动比就为9:1， 图2.3  9:1的传动比齿轮传动链可能会产生让你难以置信的能量，因为它能

5、将扭矩转化为角速度，两个1：5的传动比产生1：25的传动比，3个1：5的传动比产生1：125的传动比。但必须小心使用，因为乐高部件可能因为机器人不能产生某种动作而损坏。换句话说，如果某一样部件卡住了，乐高马达的速度乘上125产生的速度足扭曲梁，扭断轴或者打破齿轮的齿。     技巧与提示：选择合适的传动比  我们建议你在选择传动比之前先做一些实验。不要等到搭好机器人的时候才发觉传动机构没有正确的工作。先搭建一个粗糙的模型或者是一个特殊的子模型，调试传动比，直到你满意为止，搭建的模型不需要很坚固，也不需要很完整。只要能正确模拟某一个具体的动作以及能处理实际的载重是很重要

6、的。举个例子，如果你准备搭建一个能斜坡（50%坡度）的机器人。首先必须计算模型所要承受的所有重量：执行其它任务的马达，RCX，额外的部件等等。不能无负载测试，否则机器人就无法正常工作。 注意：   记住在增加多级减速过程中，每增加一级就会产生更大的摩擦力，因此，如果想得到最大的传动效率，你应该尽可能的降低传动级来达到你所需的传动比。